CN106515161A

CN106515161A - 一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN106515161A
Application number: CN201610936182.2A
Authority: CN
Inventors: 朱华平; 沃晓剑; 纪波印; 周谦
Original assignee: JIANGSU QIYI TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: JIANGSU QIYI TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2017-03-22

Abstract

一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，由双层共挤淋膜层薄膜和连续纤维增强基板组成；其特征在于：所述的双层共挤淋膜层薄膜是由面层和底层组成的双层结构，面层为PMMA与PP‑g‑MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种的混合物，厚度为10~100um；底层为CO‑PP与POE、PP‑g‑MAH、SEBS‑g‑MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种混合物的粘接层，厚度为10~100um。本发明，可以显著的提高连续玻纤增强聚丙烯复合材料的耐候性；避免使用油漆造成VOC排放及难回收问题；显著提高了连续玻纤增强聚丙烯复合材料的硬度及耐刮擦性。

Description

一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种表面高硬度高耐候连续玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料与传统的热固性复合材料相比具有环保、无VOC排放、耐冲击性能好、耐低温性能好、质轻、易于加工及可回收等优点，在某些领域已经逐步取代热固性复合材料。冷链物流车厢内衬板，航空集装箱板，新能源运输车厢等领域均使用连续纤维增强热塑性复合材料。常规的热塑性复合材料有：连续玻璃纤维增强PP（聚丙烯）、PET（聚酯）、PA（聚酰胺）；特种的热塑性复合材料有：连续碳纤维增强PPS（聚苯硫醚）、PES（聚醚砜）、PEEK（聚醚醚酮）等。目前市场占有率较高的是连续玻纤增强PP材料，但是由于PP有自己的先天缺陷，耐候性很差，特别是紫外线对其伤害很大，很难用在户外。目前连续玻纤增强PP均是通过添加抗UV剂来改善其耐候性，小分子的抗UV剂会影响材料的性能，也会有析出，并且连续纤维增强PP材料，不可避免的有少量的纤维裸露在表面，或者局部区域的纤维被挤压团簇在一起，所以表面会有坑坑洼洼、不平整等缺点。客户在使用此类产品作为内饰件或者外露件时，由于其表面不平整或者不均匀，会在其表面通过喷涂油漆的方式来遮盖表面质量问题。热塑性复合材料是一种环保材料，可持续回收利用，然而在其表面使用油漆这个热固性材料，不但在喷涂的过程中会产生VOC排放，而且也不利于回收，反而变的不环保了。例如公开号为204773909U的专利文献公开的一种用于室外的连续纤维增强热塑性油漆板；公开号为202131751U的专利文献公开的一种PP（聚丙烯）连续纤维增强的地板，表面装饰层为油漆层。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的在于提供一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，是在连续玻璃纤维增强PP板材表面通过双层共挤淋膜工艺与耐高温、耐候、耐刮擦的热塑性PMMA薄膜贴合，从根本上解决了连续玻璃纤维增强PP板材不耐候，表面不平整，不耐刮擦等问题，同时也避免了使用油漆造成的污染及不易回收等缺点。

本发明采用了以下的技术方案：一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料，由双层共挤淋膜层薄膜和连续纤维增强基板组成；所述的双层共挤淋膜层薄膜和连续纤维增强基板通过双层共挤淋膜进行热贴合成型；其特征在于：所述的双层共挤淋膜层薄膜是由面层和底层组成的双层结构，面层为PMMA与PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种的混合物，厚度为10~100um；底层为CO-PP与POE、PP-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种混合物的粘接层，厚度为10~100um；所述的连续纤维增强基板至少有一层连续纤维增强聚丙烯复合材料。

所述的双层共挤淋膜层薄膜的面层和底层中添加有无机填料，无机填料为TiO₂、滑石粉、碳酸钙或BaSO₄中的一种。

本发明的制备方法，包括以下步骤，其特征在于：

1）、制备连续纤维增强基板：将至少一层连续玻璃纤维增强PP单向预浸带材按照0°、45°、90°的不同组合方式铺设，加热压合成基板；

2）、制备双层共挤淋膜层薄膜：由底层和面层组成，面层和底层中分别添加有无机填料，所述的面层为PMMA与PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种的混合物，其中；CO-PP60~80份、PP-g-MAH20份、EMA10份、EAA 40份、EVA40份、无机填料5-15份；所述的底层为CO-PP或者是CO-PP与POE的混合物，其中CO-PP80~95份、POE5-20份、无机填料5-15份；将面层和底层进行高速混合，经双螺杆挤出，造粒，干燥后加入到双层共挤淋膜挤出机中，使淋膜层挤出并与基板进行贴合。

所述的无机填料是TiO₂、滑石粉、碳酸钙或BaSO₄中的一种或是多种的混合物。

3）、辊压贴合：基板通过连续放卷设备放卷，首先通过红外加热预热区，然后通过双层共挤淋膜挤出机的淋膜口将双层共挤淋膜层薄膜以2~10m/min速度挤出，使双层共挤淋膜层薄膜与基板进行辊压贴合，形成连续玻纤增强聚丙烯复合材料：其中红外加热区的长度为2m，长度方向上分为三个区，一区温度为100~200℃、二区温度为200~250℃、三区温度为250℃~300℃，淋膜口与基板的距离为5~20cm，辊压压力为0.5~5Mpa。

本发明，表面平整、硬度＞3H，耐温＞170℃，UVA辐照10000h，△E≤3，无粉化脱层。可以显著的提高连续玻纤增强聚丙烯复合材料的耐候性；避免使用油漆造成VOC排放及难回收问题；显著了提高连续玻纤增强聚丙烯复合材料的硬度及耐刮擦性。

附图说明

图1是本发明的工艺示意图。

具体实施方式

一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料，由表面热塑性改性淋膜层和连续纤维增强基板组成；所述的表面热塑性改性淋膜层和连续纤维增强基板通过双层共挤淋膜进行热贴合成型。

所述的表面热塑性改性淋膜层是面层和底层的双层结构，面层为PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃)与PP-g-MAH（PP接枝马来酸酐,一种相容剂）、EMA（乙烯－甲基丙烯酸塑料）、EAA（乙烯－丙烯酸塑料）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）中的一种或者多种的混合物，厚度为10~100um；底层为CO-PP（共聚聚丙烯）与POE（弹性体）、PP-g-MAH、SEBS-g-MAH（氢化苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐，增容剂）、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种混合物的粘接层，厚度为10~100um；所述的连续纤维增强基板至少有一层连续纤维增强聚丙烯复合材料。

所述的表面热塑性改性淋膜层的面层和底层中添加有无机填料，无机填料有：TiO₂、滑石粉、碳酸钙或BaSO₄。

实施例1：

由图1知，一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，由以下步骤：

1、制备连续纤维增强基板：将连续玻璃纤维增强PP单向预浸带材按照0°、45°、90°不同组合方式铺设，加热压合成基板。

2、制备双层共挤淋膜层薄膜：由底层和面层组成，面层和底层中分别添加有无机填料，所述的面层为PMMA80份、PP-g-MAH20份、无机填料TiO₂5份；所述的底层为CO-PP80份、POE20份、无机填料TiO₂5份；面层和底层的厚度各50um。将面层配方或者底层配方进行高速混合，经双螺杆挤出，造粒，干燥后对应加入到双层共挤淋膜挤出机中，使淋膜层挤出并与基板进行贴合。

3、辊压贴合：基板通过连续放卷设备放卷，首先通过红外加热预热区，然后通过双层共挤淋膜挤出机的淋膜口将双层共挤淋膜层薄膜以2~10m/min速度挤出，使双层共挤淋膜层薄膜与基板进行辊压贴合，形成连续玻纤增强聚丙烯复合材料：其中红外加热区的长度为2m，长度方向上分为三个区，一区温度为100~200℃、二区温度为200~250℃、三区温度为250℃~300℃，淋膜口与基板的距离为5~20cm，辊压压力为0.5~5Mpa。

实施例2：

双层共挤淋膜层薄膜的配方及厚度为：面层为PMMA80份、EMA10份、无机填料滑石粉10份，厚度20um；底层为CO-PP90份、POE10份、无机填料滑石粉10份，厚度80um；其余工艺同实施例1。

实施例3：

双层共挤淋膜层薄膜的配方及厚度：面层为PMMA60份、EAA40份、无机填料BaSO₄8份，厚度50um；底层为CO-PP85份、POE15份、无机填料BaSO₄8份，厚度100um；其余工艺同实施例1。

实施例4：

双层共挤淋膜层薄膜的配方及厚度为：面层PMMA60份、EVA40份、无机填料碳酸钙15份，厚度100um；底层为CO-PP95份、POE5份、无机填料碳酸钙15份，厚度100um；其余工艺同实施例1。

实施例1-4的配方见下表1：

根据表１中所示的配方，将面层配方或者底层配方进行高速混合，经双螺杆挤出，造粒，干燥后对应加入到双层共挤淋膜挤出机中，使淋膜层挤出并与基板进行贴合。

实施例１～4表面淋膜热贴合工艺见表2 ：

本发明专利所述的表面高硬度高耐候连续玻纤增强聚丙烯复合材料淋膜层为双层共挤薄膜，其中面层为PMMA与PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA其中的一种或者多种的混合物，其中PMMA：60~80%。PMMA具有很好的耐候性，不需要额外添加UV吸收剂或者屏蔽剂，且其表面硬度高，耐刮擦。PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA的主要作用为改善面层和底层粘接性，因为PMMA与底层PP层相容性较差，难以通过直接淋膜的工艺与PP层实现良好的粘接。PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA具有两性官能团，有能够与PMMA相容的极性官能团，如MAH，VA，又有能够与PP很好相容的乙烯或者丙烯官能团，所以此类物质的加入会改善PMMA面层与PP的粘接。

本发明专利所述的表面高硬度高耐候连续玻纤增强聚丙烯复合材料淋膜层底层为CO-PP或者与POE的混合物粘接层，其中CO-PP：80~95%。CO-PP5~20%，CO-PP为共聚聚丙烯，熔点较均聚PP低，可提高与基材连续玻纤增强聚丙烯的强度，聚丙烯在其熔点以上可以相互熔融粘接。POE的主要作用是其与PP相容性很好，低温下就可以与PP进行粘接，提高粘接强度。

本发明专利所述的基板为一种连续玻纤增强聚丙烯，可以根据性能要求不同设计不同的层数及纤维排列方向，0°、90°、45°等角度。

Claims

1.一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料，由双层共挤淋膜层薄膜和连续纤维增强基板组成；所述的双层共挤淋膜层薄膜和连续纤维增强基板通过双层共挤淋膜进行热贴合成型；其特征在于：所述的双层共挤淋膜层薄膜是由面层和底层组成的双层结构，面层为PMMA与PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种的混合物，厚度为10~100um；底层为CO-PP与POE、PP-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种混合物的粘接层，厚度为10~100um；所述的连续纤维增强基板至少有一层连续纤维增强聚丙烯复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种连续玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的双层共挤淋膜层薄膜的面层和底层中添加有无机填料，所述的无机填料是TiO₂、滑石粉、碳酸钙或BaSO₄中的一种或者多种混合物。

3.一种权利要求1所述的连续玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、制备连续纤维增强基板：将至少一层连续玻璃纤维增强PP单向预浸带材按照0°、45°、90°的组合方式铺设，加热压合成基板；

2）、制备双层共挤淋膜层薄膜：由底层和面层组成，面层和底层中分别添加有无机填料，所述的面层为PMMA与PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一种或者多种的混合物，其中；CO-PP60~80份、PP-g-MAH20份、EMA10份、EAA 40份、EVA40份、无机填料5-15份；所述的底层为CO-PP或者是CO-PP与POE的混合物，其中CO-PP80~95份、POE5-20份、无机填料5-15份；将面层和底层进行高速混合，经双螺杆挤出，造粒，干燥后加入到双层共挤淋膜挤出机中，使淋膜层挤出并与基板进行贴合；

3）、辊压贴合：基板通过连续放卷设备的放卷，首先通过红外加热预热区，然后通过双层共挤淋膜挤出机的淋膜口将双层共挤淋膜层薄膜以2~10m/min速度挤出，使淋膜层与基板进行辊压贴合，形成连续玻纤增强聚丙烯复合材料：其中红外加热区的长度为2m，长度方向上分为三个区，一区温度为100~200℃、二区温度为200~250℃、三区温度为250℃~300℃，淋膜口与基板的距离为5~20cm，辊压压力为0.5~5Mpa。